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C'est ce mardi que Nvidia a finalement décidé de lever le voile sur la GeForce GTX Titan, l'incarnation grand public du GPU GK110 présenté en mai dernier et commercialisé en tant que Tesla K20 / K20X depuis quelques mois.

Notez qu'il n'y aura pas de mesures de performances et autres tests aujourd'hui mais seulement une présentation de la carte, Nvidia ayant opté pour un lancement en deux temps. Le test complet est prévu pour jeudi. Nous sommes loin d'être fans de cette approche qui nous met dans une position ridicule puisque nous avons déjà testé la carte… et que ces tests, dont nous ne pouvons pas encore vous parler, apportent des éléments d'information essentiels par rapport à la description officielle.

Officiellement ce décalage est destiné à laisser plus de temps pour les tests, les cartes et pilotes ayant été reçus plus tard que prévu, et le constructeur met en avant la difficulté de décaler le lancement de ce jour du fait des implications chez ses partenaires. D'un autre côté nous pouvons supposer qu'un tel lancement en deux temps permet à Nvidia de faire plus de bruit et de mieux contrôler la première impression que vous aurez de la carte...

Quelles que soient les raison de cette approche, elle nous dérange puisqu'elle ne nous permet pas de présenter les choses aux mieux de nos connaissances. Nous éviterons donc de donner le moindre avis aujourd'hui et nous vous conseillerons vivement d'attendre les tests complets pour former votre avis, et si la carte vous intéresse, de ne pas sauter aveuglément sur d'éventuelles précommandes.

La GeForce GTX Titan reprend un design similaire à celui de la GeForce GTX 690 : des matériaux de qualité pour une finition exemplaire. Le tarif est équivalent lui aussi, à près de 1000 € TTC. Cela ne veut pas dire que les deux cartes sont équivalentes en termes de performances, la GTX 690 va garder la tête, mais que Nvidia estime que le mono-GPU a une valeur relative plus élevée. Vous noterez que la carte ne prend pas place à l'intérieur de la gamme actuelle, d'où son nom différent, ce qui indique probablement que la GTX Titan restera supérieure à la probable future GeForce GTX 780.


Le GK110 embarqué, 7.1 milliards de transistors et 569 mm² en 28nm, est partiellement castré puisqu'il se contente de 14 SMX actifs sur les 15 qu'il intègre, soit 2688 unités de calcul sur 2880, un choix dicté par les impératifs de production pour une puce aussi large. Il conserve son bus mémoire de 384-bit qui s'interface à pas moins de 6 Go de GDDR5 cadencée à 1503 MHz, de quoi offrir un gain de 50% au niveau de la bande passante par rapport à la GeForce GTX 680.

La fréquence de base du GPU est de 837 MHz mais il dispose d'un turbo, dénommé GPU Boost. Officiellement il est annoncé à 876 MHz, mais comme pour les autres cartes de la génération Kepler, il est en réalité variable d'un exemplaire à l'autre. Nvidia indique que la fréquence du plus mauvais exemplaire dépasse 876 MHz mais refuse de communiquer le chiffre exact. Nous supposerons donc qu'il s'agit de 889 MHz, le premier pallier au-dessus de la fréquence annoncée.


Avec certains échantillons qui peuvent dépasser le GHz, la marge de variation peut ainsi être énorme ! Entre un bon échantillon de GTX 680 et un mauvais de Titan, la puissance de calcul théorique va progresser de 30% alors qu'entre un mauvais échantillon de GTX 680 et un très bon de Titan, elle pourra atteindre 75%. C'est le fillrate qui progresse le moins, puisqu'il ne passe "que" de 32 pixels par cycles à 40 pixels par cycle (bien qu'équipé de 48 ROP, le GK110 ne dispose que de 5 rasterizers capables chacun de générer 8 pixels).

Nvidia a voulu démontrer qu'il était possible d'exploiter un GPU aussi monstrueux que le GK110 sans faire exploser les nuisances en termes de bruit et de température. Ce dernier point est un élément essentiel pour la GeForce GTX Titan. Nvidia rappelle que températures et tensions élevées ne font pas bon ménage quand il s'agit de garantir la durée de vie d'un composant, ce qui concerne visiblement particulièrement le GK110. Ainsi, la limite de température visée par GPU Boost, soit la limite au-delà de laquelle le turbo ne peut pas s'enclencher passe de 95 °C sur une GTX 680 à 80°C seulement. La limite de consommation pour le turbo passe par contre de 170 à 235W, alors que le TDP passe de 195 à 250W, une valeur identique à celle de la Radeon HD 7970.

En pratique la limite de 95°C de la GTX 680 n'était que rarement un facteur limitant, et elle est d'ailleurs masquée par Nvidia. Avec 80°C pour la GTX Titan, la donne change et la température pourra avoir un aspect déterminant sur les performances. Cette limite de 80°C devient d'ailleurs un paramètre d'overclocking destiné à prendre place dans les utilitaires tels que Precision X.

Petite surprise, Nvidia a décidé de ne pas bloquer l'accès aux unités de calcul double précision du GK110. Un mode spécial doit cependant être activé dans les pilotes et précisons qu'il fixe la fréquence GPU à 850 MHz. La GTX Titan est ainsi capable de les traiter avec un débit équivalent à un tiers du débit en simple précision, contre 1/24ème sur les GTX 600. Rappelons qu'en dehors de la double précision, l'architecture du GK110 est identique à celle des autres GPU Kepler. Il a été pensé en priorité pour offrir plus de performances à tous les niveaux et ensuite à être polyvalent dans les domaines professionnels, exactement comme pour les GPU GT200, GF100, Cayman et Tahiti.

Rendez-vous jeudi pour un test complet de la GeForce GTX Titan !

C'est la dernière rumeur qui court concernant le GK110. Ce GPU très haut de gamme de Nvidia, pour le moment réservé aux cartes Tesla K20 et K20X, pourrait faire selon Sweclockers.com  son apparition dans le commerce fin février. La carte prendrait le nom de GeForce Titan ou Titanium, en référence au supercalculateur Titan de l'Oak Ridge National Laboratory qui utilise des K20. Titanium est également le mot qui se cache derrière le diminutif Ti régulièrement utilisé par la marque au caméléon.

Il serait question d'un lancement similaire à celui des GeForce GTX 690, avec une carte conçue et livrée directement par Nvidia aux fabricants habituels. Côté prix nos confrères parlent de 899$ pour des performances qui seraient de l'ordre de 85% de celles d'une GeForce GTX 690.

A l'occasion de la conférence SC12, dédiée aux supercalculateurs et technologies liées, Nvidia annonce la disponibilité commerciale de l'accélérateur Tesla K20 dont nous vous avions déjà parlé. Cette carte embarque un GPU GK110 qui reprend l'architecture Kepler déjà en place sur les GeForce GTX 600 mais légèrement retouchée pour faciliter l'exploitation du GPU en tant qu'accélérateur.

Le GPU GK110 et ses 7.1 milliards de transistors.
Parmi les avancées citons une capacité de traitement en double précision très élevée, un texture cache plus flexible et surtout un processeur de commande plus évolué. Il est capable de gérer jusqu'à 32 files d'attente d'exécution pour mieux exploiter la capacité du GPU à exécuter plusieurs tâches concurrentes, ce que les GPU Nvidia précédents avaient du mal à faire en pratique. Il est également capable d'auto-générer des tâches, ce qui évite des allers-retours incessants avec le CPU qui réduisent l'efficacité réelle de l'accélérateur.


Par rapport à nos précédentes informations, les spécifications de la Tesla K20 sont confirmées, si ce n'est au niveau de la mémoire où elles évoluent très légèrement. Elle est donc bien basée sur un GK110 castré qui se contente de 13 blocs d'unités de calcul, SMX, sur les 15 physiquement présents sur la puce. Il en va de même pour les contrôleurs mémoire dont seulement 5 des 6 sont exploités, ce qui limite la mémoire de la Tesla K20 à 5 Go (4.38 Go avec ECC actif).

Petite surprise, Nvidia lance également une Tesla K20X. Le GK110 qu'elle embarque profite cette fois bien de 14 SMX, pour se rapprocher des 4 Tflops, ainsi que de ses 6 contrôleurs mémoire qui disposent donc de 6 Go de GDDR5 (5.25 Go avec ECC actif). C'est en réalité cette Tesla K20X qui prend place dans le supercalculateur Titan et nous pouvons imaginer que Nvidia a dû sortir 2 variantes de la K20 d'une part pour respecter le cahier de charge au niveau de ce supercalculateur et d'autre part pour disposer d'une production suffisante. Fabriquer un GPU de 7.1 milliards de transistors en 28 nanomètres reste un défi !

Avec plus d'unités de calcul et une fréquence légèrement supérieure, la Tesla K20X ne peut se contenter du TDP de 225W de la Tesla K20. Nvidia a cependant pu le limiter à une valeur proche : 235W. Il nous a par ailleurs été confirmé qu'une technologie de contrôle de la consommation similaire au GPU Boost des GeForce GTX 600 était bien présente sur cette carte et qu'elle pourrait éventuellement être personnalisée par certains fabricants de stations de travail et de serveurs, soit pour adapter la limite de consommation, soit pour activer sa composante turbo.


La Tesla K20 sera disponible en version workstation (refroidissement actif) ainsi qu'en version serveur (refroidissement passif) alors que la Tesla K20X n'existera que dans cette dernière version. Au moins deux formats serveurs sont proposés par Nvidia : carte PCI Express "classique" telle qu'illustrée ici ou SXM, similaire au MXM des cartes graphiques mobiles.


La disponibilité des Tesla K20 et K20X est annoncée pour la fin de ce mois avec un tarif de 3200$ pour la première alors qu'il faudra compter 5000$ pour la seconde. Des tarifs nettement plus élevés que sur la génération précédente qui laissent penser que, pour Nvidia, l'adhésion de l'industrie du calcul haute performance à ces accélérateurs massivement parallèles est désormais inéluctable. Nvidia compte sur un écosystème CUDA relativement répandu et réputé pour faire face à la concurrence des FirePro S d'AMD et des Xeon Phi d'Intel.

Comme vous devez le savoir, Nvidia prévoit de commercialiser à partir du mois de décembre la première carte basée sur le gros GPU Kepler, le GK110 et ses 7.1 milliards de transistors. Dénommée K20, elle prend place dans la gamme Tesla destinée au calcul intensif.

Certains gros clients ont reçu les premiers échantillons de la part de Nvidia et les détails commencent à fuiter. Citons par exemple le cas d'Oak Ridge National Laboratory qui est en train de faire évoluer son supercalculateur Cray XT5, dénommé Jaguar, en remplaçant progressivement ses 18688 nœuds par des plateformes XK6 équipées d'Opteron 6274 Bulldozer. 14592 de ces nœuds sont voués à recevoir un accélérateur Tesla K20.

heise online  a pu relever, avant leur retrait, les spécifications finales de la Tesla K20 qui ont été publiées par CADnetwork, un revendeur de serveurs. Comme nous le supposions à son annonce, une partie des unités de calcul sont désactivées de manière à obtenir un volume de production suffisant. Alors que le GK110 embarque 15 blocs d'unités de calcul, les SMX, 13 seront actifs sur la Tesla K20.

Inattendu par contre, Nvidia aurait également désactivé l'un des 6 contrôleurs mémoire 64-bit du GPU ce qui impliquerait qu'il devrait se contenter de 5 Go de GDDR5 et non de 6 Go comme annoncé au départ. Nous utilisons cependant le conditionnel sur ce point puisqu'il est possible, mais peu probable, que ces spécifications reposent sur des chiffres qui correspondent à l'ECC activé : sur 6 Go, seuls 5.25 Go restent ainsi accessibles dans ce mode.

Les spécifications font état d'une fréquence GPU relativement faible de 705 MHz, ce qui était sans aucun doute nécessaire pour ne pas dépasser le TDP de 225W. En présumant que les spécifications ne prennent pas en compte l'activation de l'ECC, ce n'est en général pas le cas, la mémoire GDDR5 serait ainsi cadencée à 1250 MHz.


Comme vous pouvez le constater à travers ces quelques chiffres bruts, avec quelques unités désactivées et une fréquence relativement faible, la carte Tesla K20 se situe au niveau d'un exemplaire de GeForce GTX 680 équipé d'un GPU dont le turbo dispose d'une fréquence élevée. La Tesla K20 profite par contre d'une puissance en double précision nettement plus élevée ainsi que de différentes petites évolutions qui permettront de rendre le GPU plus efficace en tant que coprocesseur massivement parallèle.

Ces spécifications laissent cependant penser qu'il sera difficile pour Nvidia de proposer une variante GeForce intéressante du GK110 sans faire exploser le TDP, même si le turbo maison, GPU Boost, permet de laisser la fréquence GPU monter quelque peu dans le TDP défini. Notons que certaines rumeurs laissent d'ailleurs entendre que Nvidia pourrait ne pas utiliser ce GK110 pour sa prochaine GeForce haut de gamme. Au profit d'un GPU moins complexe mais plus hautement cadencé ?